例析原創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)試題命制中情境材料的獲取途徑

甘耀平

試題必須要有3個(gè)基本要素，即測(cè)量目標(biāo)、情境材料和設(shè)問(wèn)。命題者通過(guò)選擇合適的命題素材，以設(shè)計(jì)、控制和操作試題情境來(lái)考查考生的學(xué)科能力結(jié)構(gòu)。下面結(jié)合對(duì)近幾年浙江省高考實(shí)驗(yàn)試題的分析研究和自身的命題實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就原創(chuàng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)試題中情境材料的獲取途徑談點(diǎn)體會(huì)，望能拋磚引玉。

1 情境材料的獲取途徑

1.1 經(jīng)典考題的挖掘延伸

高考題是命題專(zhuān)家精雕細(xì)琢的結(jié)晶，對(duì)其進(jìn)行深入挖掘，往往能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法的理解，拓展學(xué)生的想象力，提高學(xué)生思維的靈活性和實(shí)效性，從而有效地提高學(xué)生的能力而避免陷入“題?！睉?zhàn)術(shù)。

【例1】 給高血壓實(shí)驗(yàn)兔注射Z物質(zhì)后，會(huì)增加高血壓兔的尿液量，并適當(dāng)降低其血壓。為驗(yàn)證物質(zhì)Z的上述作用，研究人員提出了以下實(shí)驗(yàn)思路：

① 取高血壓實(shí)驗(yàn)兔若干只，測(cè)量每只實(shí)驗(yàn)兔的血壓并收集一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的尿液量，分別求平均值；

② 每只高血壓實(shí)驗(yàn)兔注射等量適宜濃度的Z物質(zhì)；

③ 測(cè)量每只實(shí)驗(yàn)兔的血壓并收集一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的尿液量，分別求平均值。

（要求與說(shuō)明：Z物質(zhì)由生理鹽水配制；高血壓實(shí)驗(yàn)兔均符合實(shí)驗(yàn)要求；實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間合適；實(shí)驗(yàn)條件均適宜。）

請(qǐng)回答：

（1） 在注射Z物質(zhì)前，測(cè)定血壓值和尿液量目的是_______________。若未獲得該數(shù)據(jù)，則需增設(shè)對(duì)照組：_______________。

（2） 預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（用坐標(biāo)曲線(xiàn)形式表示）。

（3） 正常家兔體內(nèi)調(diào)節(jié)尿液量的激素是_______________，其能改變尿液量的原因是_______________。

（4） 如果還需將Z物質(zhì)與具降血壓的臨床應(yīng)用藥物W的效果進(jìn)行比較，應(yīng)設(shè)置_________________作為對(duì)照才能得出結(jié)論。

情境材料分析：本試題情境材料來(lái)源于2009年浙江省高考實(shí)驗(yàn)試題。高考原題是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證甲、乙兩種藥物對(duì)實(shí)驗(yàn)兔分別具有升高血壓和降低血壓作用，并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，降血壓藥物往往具有增加尿液量的作用。圍繞這一新的命題點(diǎn)，筆者對(duì)高考實(shí)驗(yàn)試題進(jìn)行了拓展延伸和原創(chuàng)命制，從實(shí)驗(yàn)對(duì)照的思維方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)原理分析等方面，對(duì)實(shí)驗(yàn)與探究能力進(jìn)行多角度的考查。

1.2 課后習(xí)題的改頭換面

教材課后習(xí)題一方面起反饋教學(xué)效果的作用，另一方面也是試題命制的良好素材。這種素材來(lái)源于教科書(shū)又高于教科書(shū)，可引導(dǎo)學(xué)生重視教材并多思考。教師對(duì)課后習(xí)題的分析、挖掘和充分利用，可減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，提高教學(xué)效率。

【例2】 蛙的心臟受A神經(jīng)和B神經(jīng)雙重支配，為研究心臟的神經(jīng)支配及其作用，某同學(xué)提出了以下實(shí)驗(yàn)思路：

取蛙一只，搗毀腦和脊髓，固定在蠟盤(pán)上，分離出神經(jīng)干并暴露心臟（圖1）。

① 測(cè)定未受刺激時(shí)的心率，心率正常。

② 用適宜強(qiáng)度電刺激支配心臟的神經(jīng)干，結(jié)果心率變慢。

③ 用特異性藥物阻斷A神經(jīng)后，再用相同強(qiáng)度刺激神經(jīng)干，結(jié)果心率比正常時(shí)快。

（說(shuō)明：實(shí)驗(yàn)條件適宜；A神經(jīng)和B神經(jīng)混合組成神經(jīng)干；A神經(jīng)興奮性比B神經(jīng)高）

請(qǐng)回答：

（1） 實(shí)驗(yàn)時(shí)，需同時(shí)搗毀腦和脊髓的原因是________________。

（2） 設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表格，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)果的原因分析填入表中。

（3） 若要單獨(dú)觀察A神經(jīng)對(duì)心臟的支配作用，請(qǐng)繼續(xù)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)思路。

情境材料分析：本試題情境材料來(lái)源于浙科版必修3第二章第二節(jié)“神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能”教材課后簡(jiǎn)答題第一題。原題以表格的形式呈現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)研究心臟的神經(jīng)支配及作用。通過(guò)對(duì)課后習(xí)題的改頭換面，一方面增加簡(jiǎn)圖使試題呈現(xiàn)更加清晰明了和靈活生動(dòng)，另一方面也更符合新高考強(qiáng)調(diào)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的分析能力、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的突出考查。

1.3 高校教材的加工改造

高校教材具科學(xué)性強(qiáng)、權(quán)威性高的特點(diǎn)，是高考實(shí)驗(yàn)試題命制的重要素材來(lái)源。命題者根據(jù)高考的考試要求和應(yīng)具有的選拔功能，選取與中學(xué)生物學(xué)相關(guān)度高的核心內(nèi)容和主干知識(shí)命制成實(shí)驗(yàn)試題。以高校教材為素材來(lái)源，擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)試題的素材來(lái)源，突出了生物學(xué)科科學(xué)性和專(zhuān)業(yè)性，同時(shí)體現(xiàn)了高考的公平性原則。

【例3】 為探究細(xì)胞移植治療糖尿病的有效性，科研人員進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：

（1） 將小鼠胚胎干細(xì)胞體外定向誘導(dǎo)分化成M細(xì)胞；

（2） 分組：

甲組：糖尿病模型小鼠+PBS溶液（磷酸緩沖液）；

乙組：糖尿病模型小鼠+適量M細(xì)胞。

每組設(shè)置若干只小鼠。

（3） 定期檢測(cè)每只小鼠血糖濃度和胰島素含量，統(tǒng)計(jì)分析。

（要求與說(shuō)明：糖尿病模型小鼠是胰島β細(xì)胞被特異性藥物STZ破壞的患糖尿病小鼠；答題時(shí)用M、PBS、STZ表示相關(guān)名詞；給藥方式及劑量不做要求。）

請(qǐng)回答：

（1）實(shí)驗(yàn)用的胚胎干細(xì)胞是取自小鼠的

細(xì)胞，經(jīng)酶處理后獲得。

（2） 預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：_____________________。

（3） 分析討論：

① 若M細(xì)胞為胰島β細(xì)胞，則乙組小鼠血糖濃度發(fā)生變化的原因是_____________。

② 對(duì)注射STZ藥物后的小鼠，測(cè)定血糖濃度和胰島素含量的目的是_____________。

③ 上述分組時(shí)，還可增設(shè)丙組作為對(duì)照組，丙組：_____________。

情境材料分析：本試題情境材料來(lái)源于大學(xué)教材《細(xì)胞生物學(xué)》。教材中提到，將小鼠的胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化成胰島樣細(xì)胞，移植后可使糖尿病模型小鼠的血糖趨于正常。同時(shí)，教材呈現(xiàn)了體外培養(yǎng)的小鼠胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)并移植后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。筆者利用這一素材，結(jié)合高中生物學(xué)知識(shí)和《浙江省普通高考考試說(shuō)明》的能力要求，通過(guò)設(shè)置和選擇適當(dāng)?shù)膯?wèn)題情境最終成題。試題主要考查了實(shí)驗(yàn)材料的處理方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)和分析能力。

1.4 大學(xué)實(shí)驗(yàn)的模擬改編

由于受中學(xué)生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)條件的限制，很多大學(xué)實(shí)驗(yàn)不能在中學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展。但是，這些實(shí)驗(yàn)無(wú)疑是實(shí)驗(yàn)試題命制時(shí)很好的情境材料來(lái)源?？v觀近幾年高考實(shí)驗(yàn)試題，有相當(dāng)一部分實(shí)驗(yàn)試題的試題情境材料來(lái)自于大學(xué)實(shí)驗(yàn)，如2013年和2014年連續(xù)兩年浙江省高考實(shí)驗(yàn)均是如此。

【例4】 為了探究物質(zhì)（X）的作用，研究者提出了以下實(shí)驗(yàn)思路：

（1） 實(shí)驗(yàn)分甲、乙兩組，每組取3只青蛙。

甲組：青蛙+注射物質(zhì)X溶液（用任氏液配制）；

乙組：青蛙+注射任氏液。

（2） 檢查兩組（每只）青蛙的泄殖腔開(kāi)口處有無(wú)卵細(xì)胞，記錄并求每組的平均值。

（3） 適宜環(huán)境中飼養(yǎng)一定時(shí)間后，檢查兩組（每只）青蛙的泄殖腔開(kāi)口處有無(wú)卵細(xì)胞，求每組平均值并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

（要求與說(shuō)明：任氏液是兩棲動(dòng)物生理鹽水，泄殖腔是兩棲動(dòng)物排泄和生殖的結(jié)構(gòu)。）

請(qǐng)回答：

① 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模篲____________。

② 預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：_____________。

③ 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格。

情境材料分析：本試題情境材料來(lái)源于大學(xué)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)“垂體激素對(duì)蛙卵巢的作用”。該實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_，思路清晰，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容符合中學(xué)生物學(xué)教學(xué)要求。以這種真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境改編成的實(shí)驗(yàn)試題，能很好地考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)與探究能力，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)試題以“能力立意”的考查特點(diǎn)。

1.5 科技論文的簡(jiǎn)化規(guī)避

選取科技論文作為高考命題素材并以此為命題起點(diǎn)，符合新課程高考“能力立意”的要求，不僅有利于提高試題命制的科學(xué)性、權(quán)威性、公平性及時(shí)效性，也有利于提高命題效率和命題質(zhì)量。在命制試題時(shí)，命題者需對(duì)科技論文中的素材進(jìn)行裁剪加工，精心打磨，最后巧妙構(gòu)題。

【例5】 為探究生物制劑Q對(duì)阿霉素所導(dǎo)致的心肌細(xì)胞凋亡是否具保護(hù)作用，研究者提出了以下實(shí)驗(yàn)思路。

① 實(shí)驗(yàn)分組：

甲組：培養(yǎng)液+心肌細(xì)胞+生理鹽水；

乙組：培養(yǎng)液+心肌細(xì)胞+阿霉素；

丙組：培養(yǎng)液+心肌細(xì)胞+生物制劑Q+阿霉素。

每組設(shè)置若干個(gè)重復(fù)樣品。

② 各組樣品在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時(shí)間后，在顯微鏡下觀察記錄細(xì)胞數(shù)。

③ 重復(fù)②若干次，統(tǒng)計(jì)分析各組樣品的細(xì)胞存活率。

請(qǐng)回答：

（1） 本實(shí)驗(yàn)涉及的主要生物技術(shù)是_____________。

（2） 預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：

① 若_____________，則生物制劑Q對(duì)阿霉素致心肌細(xì)胞凋亡具保護(hù)作用。

②若_____________，則生物制劑Q對(duì)阿霉素致心肌細(xì)胞凋亡不具保護(hù)作用。

（3） 分析與討論：

① 與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相比，采用離體心肌細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)材料，可以避免實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的心臟活動(dòng)受_____________調(diào)節(jié)的影響。

② 為了獲得單個(gè)的心肌細(xì)胞懸浮液，需采用_____________消化組織中的膠原纖維和細(xì)胞外成分。

③ 上述分組時(shí)，還可增設(shè)對(duì)照組，丁組：_____________。

情境材料分析：本試題情境材料來(lái)源于《中國(guó)藥理學(xué)通報(bào)》中的“槲皮素抗阿霉素誘導(dǎo)的培養(yǎng)心肌細(xì)胞的凋亡”一文。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)試題的創(chuàng)作與命制時(shí)，命題者需要對(duì)科技論文中復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和方法進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化和規(guī)避，注意控制好試題的信息量，著重考查的是學(xué)生實(shí)驗(yàn)思維能力。以科技論文為情境材料的來(lái)源，不僅體現(xiàn)選材的公平性，還能有效避免各種“撞題”。

2 反思與感悟

命題的實(shí)質(zhì)是命題者選擇合適的情境材料，根據(jù)測(cè)量目標(biāo)和考生實(shí)際，設(shè)計(jì)具有思維能力問(wèn)題的過(guò)程。情境材料的來(lái)源日趨多元化，理想的情境材料應(yīng)是測(cè)量目標(biāo)和考試內(nèi)容有機(jī)結(jié)合的良好載體。在選擇情境材料時(shí)，一方面要把握高考對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)與探究能力的考查目標(biāo)，另一方面更要深刻理解普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)和教材內(nèi)容。

將命題素材轉(zhuǎn)化為試題情境還需要命題者對(duì)情境材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚怼２还苁菍?duì)現(xiàn)題的改編，還是利用原始素材進(jìn)行原創(chuàng)，命題者都要根據(jù)試題的測(cè)量目標(biāo)，控制試題情境呈現(xiàn)的信息量，剔除不必要的冗余信息和干擾信息，用簡(jiǎn)要、清晰的語(yǔ)言和符號(hào)呈現(xiàn)試題信息，這也有利于提高考試的信度和效度。同時(shí)，試題呈現(xiàn)上可結(jié)合圖表和簡(jiǎn)圖等多種形式，使試題的表現(xiàn)更直觀、活潑，提高高親和力。

一道好的實(shí)驗(yàn)試題問(wèn)題設(shè)置也很關(guān)鍵。命題者要注意問(wèn)題設(shè)置的能力梯度，遵循從易到難的原則。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)試題的問(wèn)題設(shè)置不能過(guò)于單一，要從多個(gè)角度設(shè)置不同的問(wèn)題，減少單純記憶性知識(shí)的考查，側(cè)重考查學(xué)生在新情境中對(duì)知識(shí)的理解、分析、應(yīng)用等遷移能力，考查學(xué)生科學(xué)思維能力和思維品質(zhì)，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)試題的能力立意。

原創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)試題的命制是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工作，情境材料的選取僅僅只是其中的一個(gè)方面，渴望能與更多的同行一起研究原創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)試題的命制，共同進(jìn)步。